【文章內(nèi)容簡介】 軌支撐梁所承受的最大彎矩為最大應(yīng)力為根據(jù)材料力學“失效、安全系數(shù)和強度”理論，由于鋼結(jié)構(gòu)選用材料為Q235，屈服強度為235MPa，取安全系數(shù)下n=2，所以許用應(yīng)力?？傻?，由強度理論可知：導(dǎo)軌支撐梁穩(wěn)定。三層橫梁強度校核 三層橫梁可以簡化為固定梁。橫梁兩端固定，A、B兩點產(chǎn)生相應(yīng)的支反力和。圖 三層橫梁受力簡圖及彎矩圖所承受的主要是拉壓受力，所以我們只對其正應(yīng)力進行分析。梁所承受的彎矩為：最大彎矩為：其中代入得：最大正應(yīng)力為：其中為抗彎截面系數(shù)，根據(jù)機械設(shè)計手冊可以得知由此可得則由彎曲強度理論可知：三層橫梁穩(wěn)定。 立體車庫升降橫移機構(gòu)設(shè)計 橫移機構(gòu)設(shè)計立體車庫橫移傳動機構(gòu)由減速電機、驅(qū)動輪和從動輪、地面鋪設(shè)導(dǎo)軌組成。升降橫移機構(gòu)則為升降傳動機構(gòu)與橫移傳動機構(gòu)的結(jié)合。升降橫移式立體車庫底層與中間層載車板為橫移機構(gòu)，上層載車板為升降機構(gòu)。升降裝置由傳動系統(tǒng)、升降架等組成。橫移方案選擇其中提升方式分為下列六種，可根據(jù)不同要求任意選用。（1）鋼絲繩式提升型式（2）鏈條式提升型式（3）液壓式提升型式（4）螺桿式提升型式（5）液壓缸、鋼絲繩組合提升型式（6）鏈條、鋼絲繩組合提升型式在立體車庫設(shè)計中，各種提升方式特點如下：（1）采用鏈傳動：優(yōu)點是傳動簡單可靠，維修簡單，造價低廉。缺點是沖擊比較大，有提升高度的限制，安裝調(diào)試時需要注意是否有咬鏈的情況出現(xiàn)。（2）采用鋼絲繩傳動：優(yōu)點是對車庫底盤可以提升的高度可以不加限制，造價比較低。缺點是因為需要外加鋼絲繩桶和剎車盤增加了安裝調(diào)試的時間和造價。（3）采用液壓傳動：優(yōu)點是可以真正實現(xiàn)無級調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，功率與重量比高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強、誤差小精度高、低速平穩(wěn)性好、調(diào)速范圍寬、介質(zhì)自身可起冷卻潤滑作用、安全防爆等優(yōu)點。同時也具有元件昂貴、成本高、密封技術(shù)要求高、油液易污染、能源傳輸不便等缺點。綜上所述，本車庫為三層，從提升高度上選鏈傳動或鋼絲繩傳動都可以，但從方案經(jīng)濟及可行性角度考慮，選擇鏈傳動更為有利。在橫移運動中，采用異步電機驅(qū)動，通過鏈驅(qū)動，也能達到精確、穩(wěn)定地傳動。圖 載車板橫移原理圖橫移載車板動力系統(tǒng)計算，減速電機通過聯(lián)軸節(jié)直接驅(qū)動載車板行走輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)載車板橫移運動。（1)主要參數(shù)的確定橫移運動行程 s = 2400mm橫移運動時間 t = 205橫移速度F，主要由設(shè)備運行周期，周圍環(huán)境的安全性，載車運行時的平穩(wěn)性等因素確定。行走輪直徑：由結(jié)構(gòu)尺寸及輪壓等因素決定，行走輪直徑確定為80mm。橫移載車板自重 載車板額定載荷 （2)功率計算電機輸出軸轉(zhuǎn)速n計算：其中：橫移速度V=120mm/s行走輪直徑D=80mm驅(qū)動力矩M計算：由機械手冊1冊表11111110查得：行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的靜摩擦系數(shù)：=行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的滾動摩擦系數(shù)：=滾動軸承的摩擦系數(shù)：=正壓力：則：起動驅(qū)動力矩：行走驅(qū)動力矩：電機功率計算：由于結(jié)構(gòu)緊湊，容納電機的空間狹小，選擇臺灣明椿電氣的減速電機，其參數(shù)如下：輸出扭矩：輸出轉(zhuǎn)速：功率：載車板的額定載荷是承載的最高上限，實際使用概率很小，通?？梢圆窜嚨能囕v的重量都在1000kgf1600kgf之間這是由車型所決定的，所以功率不需留余量，靜摩擦引起的大起動阻力矩不會造成電機損壞。 載車板設(shè)計載車板用來承載庫存車輛，按結(jié)構(gòu)形式有框架式和拼板式兩種。框架是載車板用型鋼和鋼板焊接承載框架，并多數(shù)采用中間突起結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)停車通道和中間凸起的頂面鋪設(shè)不同厚度的鋼板。這種載車板的優(yōu)點是可按需要設(shè)置行車通道寬度，并具有較好的導(dǎo)入功能，適合車型變化較多的小批量生產(chǎn)。拼板式載車板用鍍鋅鋼板一次沖壓或滾壓成組裝件，采用咬合拼裝成載車板，用螺栓緊固連接，拼裝前可以先對組件進行各種表面處理，如電鍍、烤漆等，使載車板輕巧、美觀。圖 平板式載車板及拼合示意圖 安全防護機構(gòu)車庫的安全防護措施非常重要，在眾多的車庫中車輛的高價性與車庫自身的價值相差很大，并與客戶對車庫的信任度有著密切的聯(lián)系。對于升降橫移式立體車庫，它的安全防護措施要做到以下幾點，并配備有相應(yīng)的防護裝置。：在車庫中安裝有溫煙傳感器，可對車庫的火情實行實時監(jiān)控，并把監(jiān)控信號傳給中央控制系統(tǒng)。2急停措施：在發(fā)生異常情況時能使停車設(shè)備立即停止運轉(zhuǎn)，在操作盒上安裝有緊急停止開關(guān)，并設(shè)為紅色，以示醒目。：在很多情況下停車時，司機必須要把車停在載車板合適的位置上，一般在載車板的后端一側(cè)安裝上一高25mm以上的阻車擋鐵。：停車設(shè)備在升降過程中，在定位開關(guān)上方裝有限位開關(guān)，當定位開關(guān)出現(xiàn)故障時，由限位開關(guān)使設(shè)備停止工作，起超程保護作用。：設(shè)備運行時，必須裝有防止人車誤入裝置，以確保安全，一般采用紅外裝置。一旦檢測到在車庫運作時，有人或其它物體進入車庫，系統(tǒng)就會使這個車庫停止運作。：當載車板升至定位點后，需設(shè)置防墜裝置，以防止載車板因故突然落下，傷害人車，一般防墜裝置采用掛鉤形式。掛鉤防墜方式為電磁鐵驅(qū)動。圖 防止載車板墜落裝置載車板的防墜落裝置是立體車庫中的一個關(guān)鍵部件，在泊車安全方面起著決定性的作用。防墜落裝置中解鎖動作由電磁鐵完成。解鎖動作要求，當電磁鐵通電時以推桿觸動安全鉤解鎖。當電磁鐵斷電時推桿自動縮回。 提升機構(gòu)及軸的設(shè)計本文中立體車庫的升降部分和橫移部分均采用鏈傳動輸入動力。鏈傳動由主動輪、從動輪和繞在鏈輪上的鏈條組成。鏈傳動的特點：能保證準確的平均傳動比；傳動效率高，~；作用在軸上的壓力較小；能在高溫、油污等惡劣環(huán)境工作。廣泛應(yīng)用于礦山、農(nóng)業(yè)和石油機械中。軸在升降傳動系統(tǒng)和橫移傳動系統(tǒng)中都是特別重要的，它不但影響著傳動的好壞還影響著車輛的安全，在軸的設(shè)計中，按照常規(guī)設(shè)計方法，先進行初算軸，然后進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定軸徑后，再對軸的強度進行校核。根據(jù)實際情況確定危險截面，求出該截面的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)。（循環(huán)特征為對稱循環(huán)，脈動循環(huán)）再考慮應(yīng)力集中等方面的因素，按交變應(yīng)力狀態(tài)的疲勞強度的公式進行該截面安全系數(shù)的校核計算，其中：——對稱循環(huán)應(yīng)力時的疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限 ——正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)和剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù) ——表面質(zhì)量系數(shù) ——尺寸系數(shù) [s]——許用安全系數(shù)值 通過校核就可以確定軸的直徑。橫移傳動空軸校核橫移電機型號為CLPK22040303，=空心軸的抗扭截面系數(shù)為軸的最大切應(yīng)力為故軸滿足強度要求。提升傳動空軸校核載車板自重 載車板額定載荷 為安全和穩(wěn)定起見選用橫移電機型號臺灣明椿MLPK55370603，=鋼管型號為60x6空心軸的抗扭截面系數(shù)為軸的最大切應(yīng)力為故軸滿足強度要求。橫移轉(zhuǎn)軸的校核圖 軸受力示意圖上面章節(jié)已求得起動驅(qū)動力矩即最大阻力距：電機最大輸出力矩：軸采用45鋼制造可得 軸上最小直徑為24mm，可知 雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以截面I，II，B均無需校核。因此，只需要校核截面A。根據(jù)機械設(shè)計課本P373，表154可得 橫移載車框架自重 載車板額定載荷 據(jù)機械設(shè)計課本表151可知45號鋼許用彎曲應(yīng)力：。因此，故安全。載車板提升鏈校核本提升裝置采用鏈條傳動型式的傳動機構(gòu)來提升，載車板的兩個端面各有2個鏈輪，也各有2根定長的鏈條繞在鏈輪上，初始位置載車板水平，當提升電機帶動載車板向上提升時，由于鏈條是定長的，所以不管是上升還是下降，載車板始終保持水平。整個傳動機構(gòu)分析，載車板在鏈條的約束下，提升過程中不會出現(xiàn)擺動的現(xiàn)象，使整個提升過程非常平穩(wěn)，對于升降橫移式立體車庫，在選擇鏈條時，按照低速鏈處理(v)，而不是按高速鏈的方法來選擇，由鏈條的靜強度來確定鏈條節(jié)距。得 所選擇的鏈條必須滿足： S：安全系數(shù)（取S=7）； k：鏈條工況系數(shù)（取k=）P：提升電機功率 z：鏈輪的齒數(shù)n：鏈輪的轉(zhuǎn)速 p：所選鏈輪的節(jié)距根據(jù)上式很容易確定所需要的鏈條。主要參數(shù)確定：載板升降速度： 行程： S=1850mm鏈條受力分析：平衡鏈承重約為提升載荷的1/4，上升時提升鏈承載是提升載荷的1/2。載車板自重 載車板額定載荷 所以，平衡鏈拉力： 提升鏈拉力：圖 載車板提升原理圖機械手冊3，1382頁表1321。根據(jù)鏈條的拉力選擇適用鏈條單排滾子鏈20A、節(jié)距P=，極限拉伸載荷，鏈條是提升系統(tǒng)中最重要的部分，對車庫設(shè)備的安全起著絕對重要的作用。所以要有足夠的裕量。機械手冊2，864頁表843。選擇板式鏈LH1244，節(jié)約P=19. 05，極限拉伸載荷。裕量很大，除了鏈條拉力必須滿足使用安全的要求外，還要滿足結(jié)構(gòu)要求，所以選擇LH1244板式鏈。滾子鏈強度計算：提升鏈運動速度，屬于低速鏈傳動。由于載荷較大，靜強度占主要地位，按靜強度計算比用疲勞強度計算要經(jīng)濟。鏈條靜強度式中：鏈條極限拉伸載荷 有限圓周力 設(shè)計功率：機械手冊2，1384頁表1323查得，鏈條傳遞功率 因而鏈條靜強度，故非常安全第 3 章 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計整個車庫設(shè)計由一臺PLC對車庫進行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過PLC控制載車板縱橫傳動裝置以完成對車輛的存取操作。各車位內(nèi)車輛的調(diào)入調(diào)出由PLC根據(jù)當前各車位的車輛存放情況，按照相應(yīng)的調(diào)度策略調(diào)度車輛進出。立體車庫的自動存取車控制系統(tǒng)包括弱電與強電兩套系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)主要包括各種信號的采集、報警與控制輸出。PLC輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷。強電系統(tǒng)包括載車板電機控制線路、控制電機正反轉(zhuǎn)接觸器、到位限位及載車板的上下行程限位。車庫采用車位檢測裝置代替人工找位，用升降裝置輸送汽車到位。系統(tǒng)在面板處設(shè)有急停開關(guān)，當發(fā)生意外時，按下急停開關(guān)，斷掉所有電機的電源，使載車盤無法繼續(xù)運行，以保護人員及設(shè)備的安全。系統(tǒng)輸出控制信號包括控制電機運行方向信號，控制電機運行信號，控制電磁鐵得、失電信號，控制燈光報警信號，控制車庫照明信號。升降橫移式立體車庫是一種比較典型的跨學科機電一體化產(chǎn)品，集機械、電子、信息技術(shù)于一體。其中，電子技術(shù)、信息技術(shù)和傳感技術(shù)的合理運用與組合構(gòu)成了車庫的控制系統(tǒng)。升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)是整個車庫系統(tǒng)的重要組成部分，也是車庫系統(tǒng)的核心。執(zhí)行機構(gòu)是“四肢”，框架是“軀體”，那么控制系統(tǒng)就是“大腦”。它指揮著車庫的每個運作過程，并對整個系統(tǒng)的狀態(tài)過程進行監(jiān)控。圖 車庫系統(tǒng)控制原理框圖升降橫移式立體車庫的系統(tǒng)控制原理：操作者(人)要通過控制系統(tǒng)信息交流的平臺(界面)把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)把可識別的控制信息通過輔助設(shè)備驅(qū)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來完成車庫現(xiàn)場的運作。其系統(tǒng)控制原理框圖。由于PLC的可靠性、抗干擾能力強。國內(nèi)外現(xiàn)有的升降橫移式立體車庫，它們的系統(tǒng)控制形式大都采用可編程控制器控制，特別是應(yīng)用在智能化要求程度高、多車尾、大容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體車庫中。PLC的可靠性、抗干擾能力強。圖 PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在升降橫移式立體車庫中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對象首先是車庫內(nèi)的橫移電機和升降電機，控制系統(tǒng)就是使它們在不同的時間內(nèi)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。其次是車庫內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等。為了保證載車板能橫移到預(yù)定位置以及載車板能上升或下降到指定位置，采用了行程開關(guān)。為了判斷載車板上有無車輛，采用了光電開關(guān)。一般小型車庫選用按鈕操作，界面清楚，易于操作，但對于大型車庫來說要用上位機來進行對其控制。同時在車庫中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及安全預(yù)警裝置，因本系統(tǒng)只有開關(guān)量輸入而無模擬量輸入，憑可編程序控制器本身的抗干擾能力和隔離變壓器就能滿足要求，因此可不必再另外增加其它抗干擾措施。檢測點與控制點：(1) 載車板上汽車停放到位否檢測采用光電開關(guān)在底層進行掃描檢測。光電開關(guān)的接收器和發(fā)射器分別安裝在底層左右兩邊， 在載車板前后位置均進行檢測， 當有車輛停放不到位時， 車就把光電關(guān)光源擋住，此時系統(tǒng)不能動作， 只有車輛停放到位后， 系統(tǒng)才能正常工作。(2) 載車板上有無車檢測在每個載車板上的一條對角線上安放一套光電開關(guān)， 用于檢測載車板上有無車。(3) 載車板平移運動是否到位檢測只有下層載車板有平移運動， 在每個車位上分別安裝一只限位開關(guān)， 用于檢測載車板平移運動是否到位。(4) 載車板升降是否到位檢測只有上層載車板有升降運動， 在每個載車板垂直運動的軌道上，